竹材利用研究现状及发展趋势

2010-04-08张卫东陈庭合孙晓东

湖南林业科技 2010年5期

关键词：竹材竹子复合材料

张卫东, 陈庭合, 孙晓东

(1.双牌县林业局, 湖南双牌 425200； 2.湖南省林业科学院, 湖南长沙 410004)

竹材利用研究现状及发展趋势

张卫东1, 陈庭合1, 孙晓东2

(1.双牌县林业局, 湖南双牌 425200； 2.湖南省林业科学院, 湖南长沙 410004)

通过对竹材利用的研究现状进行分析，指出目前竹材利用主要集中在传统产品上，技术含量低，产品附加值低，提出未来竹材利用应提高科技含量，研发高附加值产品，响应低碳环保技术路线。

竹材；利用；研究现状；趋势

我国是森林资源贫乏的国家，无论是森林的覆盖率还是人均占有量都远低于世界的平均水平。但我国的竹类资源相对丰富，其面积和产量均居世界首位[1]。竹材是重要的非木材林产品资源，也是我国唯一自然增长的资源[2]。这为竹材加工成各种产品满足经济建设和人们生活的需要提供了有利的条件[3]。我国竹类资源中利用价值最高的毛竹(Phyllostachyspubescens)产量约占世界的90%，是我国分布面积最大，用途最广，经济效益最佳，生态适应性较强的竹种，自秦岭、汉水流域至长江流域以南和台湾省，黄河流域也有多处栽培。其中福建、浙江、湖南、江西为中心分布区，毛竹总面积334万hm2，占全国竹林总面积(约500万hm2)的70%左右[4]。

二十多年来，随着我国科学技术的发展和工业化水平的提高，竹材利用得到了很大的发展，尤其是在加工方面，形成了四大类产品： 1．竹工艺品；2．竹建筑及日用竹制品；3．竹子化学利用产品；4．竹人造板类产品等[5]。虽然我国竹材加工产业得到了蓬勃发展，但其主要产品还是集中在传统加工产品中，新产品更新换代慢，引入高科技力度不够。本文通过对竹材利用的研究现状进行论述，提出竹材利用发展趋势，为下一步的研究工作提供方向。

1 国外竹材利用研究现状

亚洲地区是世界竹资源最丰富的地区，也就自然成为竹产业的中心地区，几乎所有的相关竹产业的生产和研究集中在亚洲环太平洋地区，总体来说，开展竹产业研究的主要是中国、日本和印度三国[6]。

竹子作为一种优质的天然材料，在日本被越来越多地应用到建筑、室内装修至制作纤维和衣料等方面[7]。在研究方面主要集中在竹纤维方面，内藤笃二等首先论证了竹纤维织物的生产可行性[8]，日本野村产业株式会社于1999年10月向日本国特许厅提交了有关竹浆粘胶纤维及其织物的专利申请，并于2003年获得授权[9]。竹纤维以其独特的性能在日本越来越受到欢迎，日本使用竹纤维或者将其与其他纤维混纺，发挥多彩、抗菌、消臭、吸水速干、光泽好等优点，并进一步拓展它在更多方面的用途，同时正在努力开拓国内外市场[10]。在竹产业加工方面，日本学者对于竹产业的政策导向为把握精加工技术，研究的主要领域有：提高优良竹材的生产技术，促进竹材新用途的技术开发。例如作为建设用材的竹板材加工、利用炭化技术的竹炭制品加工等[11]。但是日本国土面积有限，竹林面积日益减少，竹材产量逐年降低，每年需向国外引进大量的竹材，限制了其产业加工的发展。

印度竹资源在世界上仅次于我国[12]，对竹产业研究也早于我国。早期印度主要将竹材作为造纸的原料，所以研究主要集中在竹材制浆方面[13]，1999年6月，在世界环境日上，印度总理瓦杰帕依宣布了印度政府开发竹子的一个综合项目，印度政府各有关部门也为此制定了计划和相关政策，对竹材利用越来越重视，纺织部对竹子手工艺品的关注，工业部关注竹子的工业用途，如竹层压板和造纸，食品加工部关注刚刚起步的竹笋加工业，而科技部通过设在印度东北部竹产区的试验基地进行竹子的研究和开发，商业部注重开发竹产品的出口，主要出口竹工艺品、加工制品和竹笋加工食品[7]，产业加工才有了起步发展。

2 国内竹材利用研究现状

我国森林面积由于人为破坏，面积逐渐减少，国家也出台政策限制森林的砍伐，随着木材供给量压力增大，张齐生教授率先提出“以竹代木”乃至“以竹胜木”的构想，政府开始给予重视与支持，自此我国竹产业研究开始蓬勃发展[6]。竹材与木材相比，在结构形态、化学成分和物理力学性能上差异较大，竹材中空，尖削度大，有竹节等，给加工带来很大问题[14]，所以前期的研究工作主要是竹材加工工艺及装备研究，经过竹材加工产业近二十年来蓬勃发展，我国竹材加工的新产品、新技术居世界领先地位[15]。由于竹材的特性影响，导致加工时出现浪费现象[16]，后期的研究工作多集中在提高竹材利用率上，利用竹制品加工剩余物生产刨花板、竹碎粒板生产等能够极大的提高竹材利用率[17]，重组竹的开发，尤其是弧形原态重组竹[18]的发展为小径级竹、以及竹材的高效工业化利用，开辟出一条新的途径。

3 发展趋势

3.1竹纤维的综合开发利用研究

竹纤维具有良好的透气性、瞬间吸水性、较强的耐磨性和良好的染色性等，同时又具有天然抗菌、抑菌、除螨、防臭和抗紫外线功能，是一种天然环保型绿色纤维[19]。竹纤维在过去主要用于造纸[20]，由于技术问题的限制，高附加值产品一直没有产业化生产。将竹纤维开发应用于纺织行业是最近几年研究的课题，在国内已经开始小规模的生产。竹材制取竹浆粕，竹浆粕制备竹纺织纤维大量使用化学药品，对环境产生了巨大的影响，尤其是制备竹浆粕时产生的大量黑液[21]，不能直接排入环境中，需经过处理后才能进行排放，这样增加了生产成本，产业化生产受到了制约，也是下一步需要研究的重要问题。

同时研究高附加值天然竹纤维复合材料[22]，重点研究产品成型工艺，确定最佳助剂、物料比、成型压力和温度等工艺参数，提高产品性能，开展复合材料成型设备选型与设计研究；努力提高竹材利用附加值，优化利用途径。

3.2新型生物质复合材料开发利用研究

竹材是力学性能最优的生物质材料之一，其径向变异性十分显著，外侧竹材的力学性能远优于内侧竹材。需要采用分级方法，提高材料的均匀性。竹杆经破条，可制成竹条。竹条沿径向采用开片方法，可制成竹篾。竹篾分为A、B、C、D四级，其中A级竹材称为竹青片，D级竹材称为竹黄片[23]。由一二级竹青板制成的分级竹青层积材复合材料，其物理力学性能均达到或超过目前国外风电叶片在用的常规木材/环氧层积材的特性，完全能够替代目前大量使用的玻璃钢叶片材料[24]。由于分级竹青层性能优良，可利用我国竹材加工优势，制备性能更优良的竹基增强复合材料，实现传统产品升级，应用于建筑模板，集装箱底板等，为材料领域增添一种新型的生物质复合材料。

[1] 雷加富.中国竹资源和竹产业的可持续发展战略[G]//中国热带地区竹藤的发展(论文集第6卷).北京:中国林业出版社,2001:3-11.

[2] 张齐生,张丰文.竹木复合结构是科学合理利用竹材资源的有效途径[J].林产工业,1995,22(6):4-6.

[3] 李世东,许传德.中国竹业发展历程与21世纪发展战略[J].竹子研究汇刊,1998,17(1):1-5.

[4] 萧江华.我国竹业发展现状与对策[J].竹子研究汇刊,2000,19(1):1-5，8.

[5] 赵仁杰,喻云水.我国竹材加工利用的现状与发展建议[C]//面向二十一世纪我国人造板工业发展问题研讨会论文集.1995.

[6] 任明亮,宋维明.国内外竹产业研究的现状与未来[J].林业经济,2008(6):33-37.

[7] 包英爽,李智勇.国外竹产业的发展现状及趋势[J].世界竹藤通讯，2005,3(4):40-42.

[8] 内藤笃二.天然纤维素纤维及用这种纤维制成的布帛[P].日本专利：115347.2001- 04-24.

[9] 陶丽珍.竹原纤维混纺纱强伸性能与混纺比的关系[J].棉纺织技术,2005,33(6):30-33.

[10] 杨校生.国内外竹子化学利用及其研究概况[J].林业科技通讯,1997(5):33-34.

[11] 浜田甫,张培新.日本竹产业状况[J].竹子研究汇刊,2003,22(2):15-17.

[12] 蒋忠道.世界的竹子资源状况[J].西南造纸,2004,33(2):58.